美国的高水准质子治疗中心是如何建设的？
运用质子或重离子射线治疗肿瘤是当今国际上公认的最尖端的放射治疗技术，具有杀癌效果好、毒副作用小、局部控制率高等特点。因此，虽然建设资金巨大，质子治疗中心依然在全球迎来建设热潮。
然而，除了资金因素，质子治疗设备的核心器件回旋加速器一般重达200余吨，旋转支架也长达十多米，重量超过100吨，占地面积相当于两三个足球场，再加上辐射屏蔽等因素，建设质子中心难度很高。
本文以德克萨斯质子治疗中心为例，介绍了质子中心建设过程中面临的主要挑战以及应对措施。
▲ 位于美国得克萨斯州欧文市的德克萨斯质子治疗中心
德克萨斯质子治疗中心引进的回旋加速器重达220吨，相当于一架满载的波音777的重量。将它从比利时运送到休斯顿港是一个浩大的工程。
首先 必须将回旋加速器焊接在船底，因为如果在航行期间它的位置出现微小的偏移，整艘船就有倾覆的危险；
其次 在陆地部分，为了把加速器从德克萨斯加尔维斯顿湾运输到质子中心所在地欧文市，装载卡车用了整整三天的时间来完成通常仅需4小时的路程。
因为许多桥梁都无法负荷这样的庞然大物，设备的运输过程全程由警察护送，走德克萨斯交通局规定的路线。
高昂的成本和设备装配难度使得质子中心的建设饱受争议。“从来没有哪个新研发的设备像质子治疗设备一样又大又没用。”哈佛大学肯尼迪政府学院医疗政策研究主任Amitabh Chandra把质子治疗系统比喻成星球大战中的死亡星球（Death Star）。
但事实上，目前全球共有超过60家质子中心正在运营。质子治疗的关键在于回旋加速器将质子加速到光速的三分之二，并将其引导到肿瘤组织，精度为亚毫米级。
因此，质子治疗与X线相比能够更精确地瞄准肿瘤，而肿瘤周围健康组织的受照剂量也比放疗低2-3倍，副作用更少，患者在治疗后也能拥有较好的生活质量。质子治疗在难治性肿瘤，如颅底肿瘤或肝癌，以及儿童肿瘤的治疗中有相当大的优势。
2001年
全美国只有一家质子治疗中心，位于洛马林达大学医学中心（Loma Linda University Medical Center）。
2015年
德克萨斯质子治疗中心于2015年11月正式营业，主要服务于达拉斯-沃斯堡大都会（Dallas-Fort Worth Metroplex）地区。
如今
全美已经有超过25家质子治疗中心。
▲ 德克萨斯质子治疗中心大厅
建立质子治疗中心与安装回旋加速器一样复杂，需要非常精确的设计和建筑构造。德克萨斯质子治疗中心装配了一条长约130米的束流运输管道，用于将质子束从回旋加速器运输到三个治疗室。
其中两个治疗室均装配有高30英尺（约9.1米），重110吨的旋转支架，可以将质子束旋转360度，确保从任何角度都能够精准地瞄准肿瘤。
▲ 束流运输管道
在建设德克萨斯质子治疗中心时，主要遇到了来自运输和安装、建筑结构、地基稳定性，以及对项目分包商的教育和培训等方面的挑战，下文将具体讨论，并介绍相应的解决方案。
▲ 德克萨斯质子治疗中心的回旋加速器
挑战一
运输和安装
回旋加速器是质子治疗中心的核心。除了将其运输到质子中心所在地以外，项目团队还必须考虑如何将其安装到建筑物里。回旋加速器的尺寸和重量使其几乎不可能通过屋顶或大门被运送到建筑物内部。
解决方案
必须尽早对设备的安装进行规划。德克萨斯质子治疗中心是通过在建筑的侧面墙壁凿开一个大洞，使用铁轨轨道将回旋加速器运送到建筑物内部的。开口处的厚度接近12英尺（约3.66米），后来填充了实心砌块以达到辐射屏蔽的要求。
挑战二
建筑结构
为了屏蔽辐射，水泥防护墙的厚度需要达到8-12英尺（约2.44-3.66米）。同时，防护墙里的布线规模较大，结构较复杂。
解决方案
通过安装预制组件的方式，项目团队可以节省时间，从而在规定的期限内完成相应的工作，同时能够保证为医疗设备提供必要的质量控制。德克萨斯质子治疗中心采用了管道预制组合技术，为面积为19,000平方英尺（约1765平方米），共计需要16,000立方码（约1.22万立方米）混凝土的治疗区节省了建造时间。
使用预制组件也有助于团队在受控的环境中工作，并确保每个管道都被考虑在内，同时使得在管道中工作的团队与其他施工团队互不影响，提高了效率。
挑战三
地基稳定性
每个项目都必须考虑地震环境和地面条件，以确保建筑在多年后依然坚固。德克萨斯质子治疗中心位于一个容易发生轻微地震的地区，周围以膨胀土为主，性质不稳定，容易反复胀缩变形。
解决方案
德克萨斯质子治疗中心的设计团队在项目早期就与地质技术咨询公司PSI（伊利诺斯州阿灵顿高地）和结构工程咨询公司Walter P. Moore（休斯顿）进行了磋商，制定了提高建筑稳定性方面的计划。
近300个加固桥墩（远远高于相当体积建筑物的平均数量）被钻入基岩，平均深度为65英尺（约19.8米），以防止传输线和治疗区域移动，以及确保临床区和治疗区之间的稳定性。设计团队还使用了沉降缝来防止差异沉降，同时使得土壤在建筑物下胀缩变形而不会干扰到上面的设施。
挑战四
教育项目分包商
质子治疗中心的建设需要非常精确的设计和建筑构造，对专业度要求很高，目前很少有项目分包商拥有这样的专业知识。
解决方案
施工团队专门对项目分包商和施工人员进行了专业知识培训，让他们了解这一复杂项目的细微之处以及精确度的重要性。团队还让早期的承包商也参与到了制定建筑技术接口文件中来（例如BID，RFE要求，MEP空间协调和运输规划等）。
承包商还学习了辐射的物理特性以及它其是如何对建筑物造成影响的。通过团队间的通力合作，德克萨斯质子治疗中心项目的完成时间比计划提前了4个月。
来源：
Lessons Learned In Building Proton Therapy Centers. Healthcare Design Magazine.
编译：Joyce
END
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